06.12.2019
Порошковая металлургия является активно развивающейся технологией, которая дает возможность получать материалы с заданными свойствами и структурой. Поэтому разработка методов получения нанопорошков и материалов на их основе — актуальная задача сегодня. Сотрудники Лаборатории функциональных материалов Южно-Уральского государственного университета разработали решение при помощи молекулярной динамики. Математическая модель уплотнения нанопорошка металла, созданная учеными, позволяет учитывать изменение формы наночастиц. Для расчетов движения каждого атома в системе были использованы мощности суперкомпьютера ЮУрГУ «Торнадо». По результатам исследования авторами работы опубликована статья в журнале International Journal of Plasticity.
«Метод компактирования порошка для получения наноматериалов давно известен, но пока нет описания поведения материала при таком сжатии. Разработанная нами модель предназначена для использования в макроскопическом моделировании ударно-волновых процессов динамического уплотнения нанопорошков для описания локальной механической реакции и оценки степени уплотнения в каждом конечном элементе. Это обеспечивает кинетическую форму определяющих уравнений для нанопорошка, которые будут использованы для расчета свойств полученного материала», – рассказывает доктор физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории функциональных материалов ЮУрГУ Александр Майер.
Модель рассматривает стадию свободной релаксации, когда наночастицы взаимно притягиваются из-за поверхностного натяжения и взаимно отталкиваются из-за упругих напряжений. А также стадию уплотнения, когда взаимодействие между упругой деформацией и пластичностью определяет механическую реакцию порошка. Механическая модель уплотнения нанопорошка учитывает изменение формы наночастиц при взаимном вдавливании, действие поверхностного натяжения, упругих напряжений и пластической деформации частиц.
Так как процессы компактирования нанопорошков связаны с получением новых материалов с уникальными свойствами, то разработанная математическая модель в будущем позволит исследовать новые материалы и комбинации материалов. А результаты работы ученых ЮУрГУ в будущем могут использовать экспериментальные группы, которые будут разрабатывать соответствующую технологию компактирования порошков.
Изображение: пресс-служба ЮУрГУ
Нет комментариев